JPH11293351A - スクラップの予熱・溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】亜鉛を含むスクラップを予熱・溶解する際に発
生する亜鉛濃度の高いダストを分別・回収できる、スク
ラップの予熱・溶解方法を提供する。 【解決手段】スクラップの溶解炉と予熱用の回転炉及び
シャフト炉と主集塵機が直列に連結され、スクラップは
前記シャフト炉から回転炉を経由して溶解炉に供給さ
れ、溶解炉排ガスは少なくとも回転炉を経由して主集塵
機に導入されるスクラップの予熱・溶解装置において、
前記回転炉とシャフト炉の連結部分にバイパスダクトを
設けてこれをバイパス専用集塵機に接続し、スクラップ
のＺｎ含有量によって集塵系統を切り替えて予熱・溶解
を行うことを特徴とするスクラップの予熱・溶解方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクラップの予熱
・溶解装置において、亜鉛を含むスクラップを予熱・溶
解する際に発生する亜鉛濃度の高いダストを分別して回
収する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクラップ溶解炉で、亜鉛(Ｚｎ)等の揮
発し易い元素を含む鉄スクラップを溶解する場合、これ
らの元素は蒸発してダストに含まれ、集塵機で捕集され
る。とくに、スクラップ中に亜鉛メッキ鋼板等が含まれ
る場合には、ダスト中のＺｎ濃度が高くなってその処理
が問題となる。

【０００３】溶解炉ダスト中のＺｎを回収してこれを資
源として再利用するためには、ダスト中のＺｎ濃度があ
る程度以上に濃縮されていることが望ましい。そのた
め、従来から溶解炉ダスト中のＺｎ等の揮発し易い成分
を濃縮する方法がいくつか提案されている。

【０００４】例えば、特開昭５７−１２０６３３号公報
には、電気炉ダストを操業中の電気炉に装入し、発生す
る揮発性酸化物を通常の集塵系統とは別に設けた有価金
属回収用の集塵機で捕集する方法が開示されている。

【０００５】また、特開平５−１９５０９４号公報に
は、Ｚｎ含有廃棄物を含有するスクラップを導入して酸
素吹錬を行う転炉に於いて、Ｚｎ含有ダストをスクラッ
プ溶解後に発生するダストと区別して回収または貯留
し、このＺｎ含有ダストを再び転炉内に投入し、スクラ
ップ溶解後に発生するダストと区別してＺｎ含有ダスト
を回収または貯留することを繰返した後、高Ｚｎ濃度ダ
ストとして系外に取出すダスト中のＺｎの濃縮回収方法
が開示されている。

【０００６】さらに、特開平６−１００９５２号公報に
は、Ｚｎ等の低沸点不純物元素を表面或いは内部に有す
るスクラップと熱容量の大きな溶融金属を接触させて、
蒸発した不純物元素を高濃度酸化物として回収する方法
として、高炉溶銑樋からトーピードカーへの落口又は
転炉装入用鍋へ溶銑受入時にスクラップを投入し、集塵
機にダストを回収する方法や、スクラップが装入され
た転炉内に溶銑を注入する際に発生するダストを、換気
集塵機と切替え可能に設けた初期ダスト回収用の集塵室
に回収する方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】鉄スクラップの溶解は
通常電気炉により行われているが、エネルギーコストの
低減のため、電気エネルギーの一部又は全部を炭材エネ
ルギーで代替しようとする試みが従来から多数なされて
いる。

【０００８】この場合、溶解炉排ガスの顕熱、潜熱を如
何に有効に利用するかが課題となり、溶解炉の排ガスを
導入してスクラップを予熱する予熱炉を設ける装置又は
方法が多数提案されている（例えば、特公平６−４６１
４５号、特開平８−２７１１６４号公報など）。

【０００９】このようなスクラップの予熱と溶解を組み
合せた装置においては、前述した特開昭５７−１２０６
３３号及び特開平５−１９５０９４号のような、一定の
期間を限ってダストを溶解炉に再装入し、この期間のみ
別の集塵機でダストを捕集してＺｎ等揮発性元素の濃縮
を図る方法は適用できない。

【００１０】その理由は、溶解炉で蒸発したＺｎが予熱
炉でスクラップに捕集されて循環し、集塵機ダスト中の
Ｚｎ濃度が経時的に広い分布を持つようになるためであ
る。同様に、Ｚｎ含有量の多いスクラップのみを分別し
て装入し、この期間のみ別の集塵機でダストを捕集して
も、上記の理由でダスト中のＺｎ濃度の濃縮を図ること
が難しい。

【００１１】一方、溶解炉に多量のＺｎ分を含む原料を
装入することは、耐火物に対する悪影響があり、かつ溶
鋼中のＺｎ濃度が上昇して製品品質に悪影響を及ぼすこ
とがあって好ましくない。

【００１２】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑み、溶解炉とその排ガスにより予熱を行う予熱炉と
を組み合せたスクラップの予熱・溶解装置において、Ｚ
ｎ濃度の高いダストと低いダストを分別して回収し、か
つ溶解炉に装入されるＺｎ分をできるだけ少くする手段
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】特開平８−２７１１６４
号公報には、溶解炉と二段の予熱炉を組み合せたスクラ
ップの予熱・溶解装置が開示されている。すなわち、同
公報の予熱・溶解装置は、図２に示すように、スクラッ
プの溶解炉１と予熱用の回転炉２とシャフト炉３とが直
列に連結され、スクラップはシャフト炉３から回転炉２
を経て溶解炉１に供給され、溶解炉排ガスは回転炉２を
経由して又は直接にシャフト炉３に導入されるものであ
る。

【００１４】このように２段の予熱炉を設ける理由は、
熱交換効率は高いがスクラップの融着が発生するシャフ
ト炉では、スクラップの最高予熱温度を例えば８００℃
程度に限定し、これより高温域の予熱は融着の発生しな
い回転炉で行うためである。

【００１５】本発明者らは、上記のようなスクラップの
予熱・溶解装置において、回転炉とシャフト炉の連結部
分にバイパスダクトを設けてこれをバイパス専用集塵機
に接続し、予熱炉に装入するスクラップのＺｎ含有量に
よって集塵系統の切り替えを行うことによって、前記課
題の解決が可能なことを見出した。

【００１６】すなわち、回転炉内のスクラップは高温で
あるため、Ｚｎ分は大部分蒸発して溶解炉に供給されな
い。また、回転炉内では蒸発したＺｎ分がスクラップに
凝着して循環することがほとんどないため、ダストとし
て系外に排出され、バイパス専用集塵機により高Ｚｎ濃
度のダストを回収することができる。

【００１７】この知見に基づく本発明の要旨は、 (１)スクラップの溶解炉と予熱用の回転炉及びシャフト
炉と主集塵機が直列に連結され、スクラップは前記のシ
ャフト炉から回転炉を経由して溶解炉に供給され、溶解
炉排ガスは少くとも回転炉を経由して主集塵機に導入さ
れるスクラップの予熱・溶解装置において、前記の回転
炉とシャフト炉の連結部分にバイパスダクトを設けてこ
れをバイパス専用集塵機に接続し、予熱されるスクラッ
プのＺｎ含有量によって集塵系統を切替えて予熱・溶解
を行うことを特徴とするスクラップの予熱・溶解方法で
ある。

【００１８】(２)前記の回転炉とシャフトの連結部分に
スクラップの供給口を設けて、Ｚｎ含有量の多いスクラ
ップの一部又は全部を該スクラップ供給口から供給する
ことを特徴とする前項(１)記載のスクラップの予熱・溶
解方法である。

【００１９】(３)前記回転炉から排出されるスクラップ
の平均予熱温度を９００℃以上にすることを特徴とする
前項(１)又は(２)に記載のスクラップの予熱・溶解方法
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を実施するための
スクラップの予熱・溶解装置の例を示す説明図である。
溶解炉１は切り替えて使用する電極４と酸素上吹きラン
ス５を有し、その炉底には底吹き羽口６と炉底電極７が
設置されている。溶解炉１の上部には、スクラップの予
熱用の回転炉２とシャフト炉３が直列に配置され、スク
ラップはシャフト炉３から回転炉２を経由して溶解炉１
へ投入される。

【００２１】シャフト炉３の出側のダクトは、主集塵機
８に連結されている。また、回転炉２とシャフト炉３の
連結部分９にはバイパスダクト１０が設けられ、（主集
塵機とは異なる）バイパス専用集塵機１１に接続されて
いる。

【００２２】主系統（シャフト炉３と主集塵機８を経由
する系統）及びバイパス系統の排ガスダクト内に、それ
ぞれ切替えダンパー１２及び１３が配され、集塵系統の
切替えが可能になっている。また、主集塵機８とバイパ
ス専用集塵機１１の上流には必要に応じてガス冷却器
(図示していない)等が配設される。なお、本発明におい
て、溶解炉の形式は図１の例に限られるものではない。

【００２３】本発明の方法は、上記のようなスクラップ
の予熱・溶解装置において、予熱炉（シャフト炉又は回
転炉）に装入するスクラップのＺｎ含有量によって集塵
系統を切り替えて予熱・溶解を行うことを特徴とする。

【００２４】すなわち、溶解炉１の排ガスは少なくとも
回転炉２は経由するが、Ｚｎ含有量の少ないスクラップ
を予熱・溶解するときは、ダンパー１２を開き１３を閉
じて、排ガスをシャフト炉３及び主集塵機８を経由させ
る。Ｚｎ含有量の多いスクラップを予熱・溶解するとき
は、ダンパー１２を閉じ１３を開いて、排ガスをバイパ
ス専用集塵機１１に導入する。

【００２５】なお、集塵系統の如何にかかわらず、スク
ラップはシャフト炉３から回転炉２を経由して溶解炉１
へ供給されるが、排ガスがバイパス系統を流れるときは
シャフト炉３は予熱機能を有しない。

【００２６】したがって、このときは必ずしもシャフト
炉３内にスクラップが充填された状態を維持する必要は
ない。例えば、シャフト炉３内を空にし、シャフト炉上
部からその底部に落下させたスクラップを、押出し装置
１４等を用いて回転炉２に供給してもよい。

【００２７】本発明の方法によれば、主集塵機の捕集ダ
スト中のＺｎ濃度はきわめて低い値となり、このダスト
は溶解炉の副原料として利用することができる。一方、
バイパス専用集塵機にはＺｎ濃度の高いダスト、例えば
Ｚｎを２０％以上含むダストが捕集され、これをＺｎ回
収用の原料として利用することができる。

【００２８】本発明において、Ｚｎ含有量の多いスクラ
ップと少ないスクラップを分別し、シャフト炉へのそれ
ぞれの装入時期を区別しても、シャフト炉内で両者が混
合されて好ましくない場合がある。

【００２９】請求項２記載の本発明はこの問題を解決す
るためのもので、回転炉２とシャフト炉３の連結部分９
に、スクラップの供給口１５を設けて、Ｚｎ含有量の多
いスクラップの一部又は全部をこの供給口から供給する
ことを特徴とする。

【００３０】とくにＺｎメッキ鋼板等のＺｎ含有量の著
しく高いスクラップを、この供給口１５から供給するよ
うにすれば、Ｚｎ含有量の少ないスクラップと混合する
ことがなく、バイパス専用集塵機ダストのＺｎ濃度をよ
り高めることができる。

【００３１】本発明の効果は、回転炉内のスクラップの
温度が所定の値以上の場合には、スクラップに混入し又
はその表面に付着したＺｎの大部分が回転炉内で蒸発す
るため、溶解炉に供給されるＺｎ分が著しく減少するこ
とにある。

【００３２】本発明者らの検討結果によれば、上記の目
的のためには回転炉から排出されるスクラップの平均予
熱温度が９００℃以上であることが望ましい。実際に、
以下の実施例に示すように、回転炉出口のスクラップの
平均予熱温度を９００℃以上にすることにより、溶解炉
に供給されるＺｎ分が元のスクラップ中のＺｎ分の１／
１０以下になることが確かめられた。

【００３３】

【実施例】図１に示すようなスクラップの予熱・溶解試
験設備を用いて、本発明の方法を実施した。溶解炉は１
５トン規模の試験転炉を改造したもので、上部電極、上
吹きランス、底吹き羽口、炉底電極の他、炉腹部に酸素
吹き込み用の横吹き羽口を有する。

【００３４】図１と同様に、シャフト炉出側のダクトを
主集塵機に連結し、回転炉とシャフトの連結部分にバイ
パスダクトを設けてこれをバイパス専用集塵機に連結す
るととも、主集塵機及びバイパス専用集塵機の出側にダ
ンパーを設けて集塵系統の切替えを可能にした。

【００３５】また、上記連結部分にスクラップ供給口を
設け、回転炉入口には排ガス燃焼用の助燃バーナーを配
して、必要に応じて酸素ガスと空気を供給した。スクラ
ップ予熱温度は、助燃ガス流量と回転炉の回転速度によ
って変更可能である。

【００３６】上記の設備を用い、以下の要領で溶解試験
を実施した。 溶解期：前チャージ溶製した溶鋼約１５ｔのうち５ｔ
を種湯として残し、前チャージの全溶解期間中にシャフ
ト炉で予熱した重量屑６ｔを溶解炉に前装入した。装入
後、上部電極から通電すると共に、コークスを上部ホッ
パーから供給しつつ横吹き羽口から酸素を吹き込んで、
電力とコークスの燃焼熱により重量屑を溶解した。溶解
期に入ると直ちにシャフト炉へは６ｔの重量屑を供給
し、当該チャージ終了まで排ガスにより予熱した。

【００３７】昇熱期：溶解期終了後、上部電極を上吹
きランスと切り替え、酸素とコークスの供給速度を大き
くして、追加装入したスクラップの溶解と溶鋼の昇熱を
行い、溶鋼［Ｃ］０．１％、温度１６００℃になるよう
に吹き止めた。昇熱期間に供給したスクラップは、前半
の２ｔは亜鉛メッキ鋼板屑、後半２ｔはシュレッダー屑
の総量４ｔであった。

【００３８】昇熱期終了後、生成した約１５ｔの溶鋼の
うち５ｔを残して出鋼し、シャフト炉で予熱した重量屑
を溶解炉に装入し、上記の溶解サイクルを繰返した。上
記のような溶解サイクルで、実施例は亜鉛メッキ鋼板屑
供給時に集塵系統の切替えを行った場合、比較例はこれ
を行わなかった場合である。

【００３９】すなわち、実施例では、ダンパーの切り替
えにより、溶解期には排ガスをシャフト炉を経由して主
集塵機に流し、昇熱期の亜鉛メッキ鋼板屑供給時のみバ
イパスダクトからバイパス専用集塵機に流し、シュレッ
ダー屑供給時は主集塵系に戻した。

【００４０】実施例１では、回転炉の回転速度と助燃ガ
ス流量により亜鉛メッキ鋼板屑の回転炉出口における平
均予熱温度が１０００℃になるように調整し、実施例２
では９００℃、実施例３では８００℃になるように調整
した。また、比較例では、溶解期、昇熱期ともに、排ガ
スがシャフト炉を通って主集塵機に流れるようにした。

【００４１】表１に、実施例と比較例の、集塵機から採
取したダストの平均Ｚｎ濃度と生成した溶鋼中Ｚｎ濃度
を示す。実施例では、主集塵機から採取したダストは溶
解炉に充分リサイクル可能な低Ｚｎ濃度になっており、
バイパス集塵機から採取したダストはＺｎ濃度２０％以
上でありＺｎ原料として再利用可能なレベルであるのに
対し、比較例のダストは溶解炉へのリサイクルもＺｎ原
料としての外販も困難なＺｎ濃度となった。

【００４２】

【表１】

【００４３】また、生成した溶鋼も、実施例では下工程
で問題が発生しない低Ｚｎ濃度になっており、溶解炉に
装入されるＺｎ分が低減されているのに対し、比較例で
はＺｎ濃度が高く、圧延工程でワレ傷が発生するレベル
であった。

【００４４】なお、比較例の場合は、シャフト炉内でス
クラップの棚吊りが生じ、溶解試験を中断せざるを得な
い状況がたびたび生じた。これは、回転炉で蒸発したＺ
ｎがシャフト炉内で凝着したためと推定される。

【００４５】また、実施例１、２と比較して実施例３で
は溶鋼中のＺｎ濃度がかなり高くなっており、回転炉出
口でのスクラップの平均予熱温度は９００℃以上が望ま
しいことがわかった。

【００４６】

【発明の効果】本発明により、溶解炉とその排ガスによ
り予熱を行う予熱炉とを組み合わせたスクラップの予熱
・溶解装置において、含Ｚｎスクラップを使用する場合
にも効率よくＺｎを除去でき、溶解炉に装入されるＺｎ
分をできるだけ少なくできるとともに、Ｚｎ濃度の高い
ダストと低いダストを効率よく分別回収することが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのスクラップの予熱・溶
解装置の例を示す説明図である。

【図２】従来の溶解炉と二段の予熱炉を組み合せたスク
ラップの予熱・溶解装置の説明図である。

【符号の説明】

１：溶解炉、 ２：回転炉、 ３：シャフト炉、
４：上部電極、５：酸素上吹きランス、 ６：底吹
き羽口、 ７：炉底電極、８：主集塵機、 ９：回
転炉とシャフト炉の連結部分、１０：バイパスダクト１
０、 １１：バイパス専用集塵機、１２，１３：切替
えダンパー、 １４：押出し装置、１５：スクラップ
の供給口１５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクラップの溶解炉と予熱用の回転炉及
   びシャフト炉と主集塵機が直列に連結され、スクラップ
   は前記のシャフト炉から回転炉を経由して溶解炉に供給
   され、溶解炉排ガスは少くとも回転炉を経由して主集塵
   機に導入されるスクラップの予熱・溶解装置において、
   前記の回転炉とシャフト炉の連結部分にバイパスダクト
   を設けてこれをバイパス専用集塵機に接続し、予熱され
   るスクラップのＺｎ含有量によって集塵系統を切り替え
   て予熱・溶解を行うことを特徴とするスクラップの予熱
   ・溶解方法。
2. 【請求項２】 前記の回転炉とシャフトの連結部分にス
   クラップ供給口を設けて、Ｚｎ含有量の多いスクラップ
   の一部又は全部を該スクラップ供給口から供給すること
   を特徴とする請求項１記載のスクラップの予熱・溶解方
   法。
3. 【請求項３】 前記回転炉から排出されるスクラップの
   平均予熱温度を９００℃以上にすることを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載のスクラップの予熱・溶解方
   法。